不同地形因子對云南松天然林林木生長的影響

郭云偉 李建華 張以棚

（云南省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，云南 昆明 650000）

0 引言

云南松是我國西南地區(qū)的一種鄉(xiāng)土樹種。云南省是我國最大的云南松分布地，其近1/3的面積為云南松有林地?，F(xiàn)如今，云南松已成為云南省內(nèi)蓄積量最大的造林樹種，其所產(chǎn)生的生態(tài)價值和經(jīng)濟(jì)價值在云南省林業(yè)發(fā)展中占據(jù)著重要地位。

不同地形條件下的光照、水熱和土壤條件也不相同，這些條件會直接影響林木生長［1］。多位學(xué)者研究指出，影響林木生長的主要地形因子包括海拔、坡度、坡向和坡位等［2-6］。筆者選取具有代表性的文山市云南松天然林分布帶進(jìn)行不同地形因子下云南松林木生長及其林下植被更新情況的研究，探析地形因子對云南松林木生長的影響，以期為云南松造林地的選取提供參考依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 研究地概況

此研究所涉及的林分所在地為文山市壩心彝族鄉(xiāng)，位于云南省東南部和文山市西北部，北緯103°55′～104°04′、東經(jīng)23°18′～23°26′。研究地地勢西南高、東北低，屬中亞熱帶季風(fēng)氣候類型，年平均氣溫14.2 ℃，年平均降水量1 256.52 mm，土壤主要為紅壤、黃棕壤。

1.2 研究方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計。采用單因素試驗(yàn)設(shè)計，試驗(yàn)因素包括海拔、坡度、坡位和坡向；除坡向?yàn)?水平外，其他均為3水平（見表1）。此研究根據(jù)試驗(yàn)因素水平表進(jìn)行調(diào)查；但在野外實(shí)際調(diào)查時，由于地形與地勢的特殊性和復(fù)雜性，海拔和坡度無法完全精確為所設(shè)水平，所以在原有水平上設(shè)定海拔誤差不超過50 m，坡度誤差不超過5°。

表1 試驗(yàn)的因素水平表

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)地設(shè)置。筆者選擇長時間未受人為干擾的云南松天然林地，在同一因素不同水平下選擇相同林齡的林地作為標(biāo)準(zhǔn)樣地，按不同地形因子設(shè)置試驗(yàn)樣地，并使用羅盤儀和便捷式GPS定位儀記錄樣地信息（經(jīng)緯度、海拔、坡位、坡度、坡向等）。各因素的每個水平設(shè)置3個20 m×20 m的標(biāo)準(zhǔn)樣地，共設(shè)33個樣地。

1.3 測量指標(biāo)

對樣地內(nèi)云南松天然林林木生長相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)查，獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)。對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，研究不同海拔、坡度和坡向等地形因子下林木平均胸徑、平均樹高、平均冠幅和平均枝下高等生長狀況差異，從而探究不同海拔、坡度、坡向和坡位等地形因子對云南松天然林林木生長產(chǎn)生的影響。

用圍尺測量胸徑大于5 cm的所有活立木的胸徑（測量樹高1.3 m處的胸徑），用測高儀或測高桿測量樹高，用卷尺或測高桿測量枝下高，用卷尺測量冠幅，分別從東到西、由北向南測量樹冠的寬度，冠幅=（東西冠幅+南北冠幅）/2。

測量樣地所有云南松的胸徑、樹高、林木枝下高、冠幅后，計算林分平均胸徑、平均樹高、平均冠幅、平均枝下高。林分平均胸徑指樣地林木胸徑的平均值，計算公式為林分平均胸徑其中d為胸徑，N為活立木株數(shù)。林分平均樹高指樣地林木樹高的平均值，計算公式為樣地樹高的算術(shù)平均值。林分平均枝下高指樣地林木枝下高的平均值，計算公式為樣地枝下高的算術(shù)平均值。林分平均冠幅指樣地林木冠幅的平均值，計算公式為樣地冠幅的算術(shù)平均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010和SPSS 24.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用單因素方差分析（ANOVA），若因素水平間差異顯著或極顯著，應(yīng)用Duncan法進(jìn)行多重比較。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 海拔對云南松天然林林木生長的影響

對不同海拔的云南松天然林林木生長因子（林木生長因子包括平均胸徑、平均樹高、平均枝下高、平均冠幅）進(jìn)行描述統(tǒng)計，獲取相關(guān)指標(biāo)值，從而分析不同海拔間云南松天然林林木生長因子之間的差異。由圖1可知，海拔1 500、1 800、2 100 m云南松天然林的林分平均胸徑分別為22.7、21.6、17.6 cm，最大的為海拔1 500 m的林木，最小的為海拔2 100 m的林木。海拔1 500、1 800、2 100 m云南松天然林的林分平均樹高分別為18.2、12.6、10.1 m，最大的為海拔1 500 m的林木，最小的為海拔2 100 m的林木。海拔1 500、1 800、2 100 m云南松天然林的林木平均冠幅分別為5.9、5.4、4.1 m，最大的為海拔1 500 m的林木，最小的為海拔2 100 m的林木。海拔1 500、1 800、2 100 m云南松天然林的林木平均枝下高為10.8、5.5、8.2 m，最大的為海拔1 500 m的林木，最小的為海拔1 800 m的林木。

對不同海拔間的林木生長因子進(jìn)行方差分析，結(jié)果表明，不同海拔間的林分平均胸徑具有極顯著差異（P=0.005＜0.01），不同海拔間的林分平均樹高具有極顯著差異（P≈0.000＜0.01），不同海拔間的林木平均冠幅具有顯著差異（P=0.015＜0.05），不同海拔間的林木平均枝下高具有極顯著差異（P=0.003＜0.01）。

對不同海拔間具有顯著或極顯著的林木生長因子進(jìn)行多重比較（見圖1），結(jié)果表明，隨著海拔的升高，林分平均樹高、平均胸徑、平均冠幅均呈下降趨勢，表明較低海拔利于林木生長。

圖1 不同海拔下的云南松天然林林木生長情況

2.2 坡度對云南松天然林林木生長的影響

對不同坡度的云南松天然林林木生長因子進(jìn)行描述統(tǒng)計，獲取相關(guān)指標(biāo)值，從而分析不同坡度間云南松天然林林木生長因子之間的差異性。由圖2可知，坡度10°、20°、30°云南松天然林的林分平均胸徑分別為16.4、22.3、23.0 cm，最大的為坡度30°的林木，最小的為坡度10°的林木。坡度10°、20°、30°云南松天然林的林分平均樹高分別為12.0、12.8、13.0 m，最大的為坡度30°的林木，最小的為坡度10°的林木。坡度10°、20°、30°云南松天然林的林木平均冠幅分別為3.9、6.4、6.9 m，最大的為坡度30°的林木，最小的為坡度10°的林木。坡度10°、20°、30°云南松天然林的林木平均枝下高分別為5.7、5.6、6.1 m，最大的為坡度30°的林木，最小的為坡度20°的林木。

對不同坡度間的林木生長因子進(jìn)行方差分析，結(jié)果表明，不同坡度間的林分平均胸徑具有極顯著差異（P≈0.000＜0.01），不同坡度間的林分平均樹高不具有顯著差異（P=0.053＞0.05），不同坡度間的林木平均冠幅具有極顯著差異（P≈0.000＜0.01），不同坡度間的林木平均枝下高不具有顯著差異（P=0.064＞0.05）。

對不同坡度間具有顯著或極顯著的林木生長因子進(jìn)行多重比較（見圖2），結(jié)果表明，林木平均胸徑和平均冠幅隨著坡度的增大而增大；林木平均樹高和平均枝下高雖在坡度間沒有顯著差異，但總體上小幅度隨坡度增加而增加。

圖2 不同坡度下的云南松天然林林木生長情況

2.3 坡位對云南松天然林林木生長的影響

對不同坡位的云南松天然林林木生長因子進(jìn)行描述統(tǒng)計，獲取相關(guān)指標(biāo)值，從而分析不同坡位間云南松天然林林木生長因子之間的差異性。由圖3可知，上、中、下坡位云南松天然林的林分平均胸徑分別為24.6、24.3、26.6 cm，下坡位的最大，中坡位的最小。上、中、下坡位云南松天然林的林分平均樹高分別為14.7、13.2、17.6 m，下坡位的最大，中坡位的最小。上、中、下坡位云南松天然林的林木平均冠幅分別為7.0、6.8、7.6 m，下坡位的最大，中坡位的最小。上、中、下坡位云南松天然林的平均枝下高分別為6.2、5.9、7.5 m，下坡位的最大，中坡位的最小。

對不同坡位間的林木生長因子進(jìn)行方差分析，結(jié)果表明，不同坡位間的林分平均胸徑具有顯著差異（P=0.023＜0.05），不同坡位間的林分平均樹高具有極顯著差異（P≈0.000＜0.01），不同坡位間的林木平均冠幅不具有顯著差異（P=0.232＞0.05），不同坡位間的林木平均枝下高具有極顯著差異（P=0.002＜0.01）。

對不同坡位間具有顯著或極顯著的林木生長因子進(jìn)行多重比較（見圖3），結(jié)果表明，云南松生長指標(biāo)隨坡位的下降呈先減小后增大的趨勢，但上坡位和中坡位間無顯著差異。

圖3 不同坡位下的云南松天然林林木生長情況

2.4 坡向?qū)υ颇纤商烊涣至帜旧L的影響

對不同坡向的云南松天然林不同坡向的林木生長因子進(jìn)行描述統(tǒng)計，獲取相關(guān)指標(biāo)值，從而分析不同坡向間云南松天然林林木生長因子之間的差異性。由圖4可知，陽坡、陰坡云南松天然林的林分平均胸徑分別為23.3、17.7 cm，最大的為陽坡的林木，最小的為陰坡的林木。陽坡、陰坡云南松天然林的林分平均樹高分別為16.5、13.6 m，最大的為陽坡的林木，最小的為陰坡的林木。陽坡、陰坡云南松天然林的林木平均冠幅分別為6.2、4.1 m，最大的為陽坡的林木，最小的為陰坡的林木。陽坡、陰坡云南松天然林的林木平均枝下高分別為6.1、7.2 m，最大的為陰坡的林木，最小的為陽坡的林木。

對不同坡向間的林木生長因子進(jìn)行方差分析，結(jié)果表明，不同坡向間的林分平均胸徑具有極顯著差異（P≈0.000＜0.01），不同坡向間的林分平均樹高具有顯著差異（P=0.026＜0.05），不同坡向間的林木平均冠幅間具有極顯著差異（P≈0.000＜0.01），不同坡向間的林木平均枝下高具有顯著差異（P=0.035＜0.05）；

對不同坡向間具有顯著或極顯著的林木生長因子進(jìn)行多重比較（見圖4），結(jié)果表明，陽坡的林分平均胸徑、平均樹高和平均冠幅生長較陰坡更優(yōu)，陰坡的林木平均枝下高較陽坡更高。

圖4 不同坡向下的云南松天然林林木生長情況

3 結(jié)論與討論

地形因子影響森林的形成與生長發(fā)育，林木的生長也會因地形因子的不同而產(chǎn)生差異，其中海拔、坡度、坡位和坡向是影響林木生長的主要地形因子［7］。

在此次研究中，云南松天然林的林分平均胸徑、平均樹高和林木平均枝下高、平均冠幅總體上隨海拔升高而降低，且具有顯著或極顯著差異（P＜0.05或P＜0.01），其中海拔1 500 m的林木生長最佳。這說明在一定海拔范圍內(nèi)，云南松林木的生長因子會隨著海拔的升高而降低。這是因?yàn)楣庹?、溫度和降水等會隨著山地海拔的變化而發(fā)生梯度性變化。隨著海拔的升高，熱量就會逐漸越低，一般海拔每升高100 m，氣溫會降低0.6 ℃，海拔升高到一定范圍，就不能充足給予云南松林木生長所需的熱量，影響其長勢。但需要注意的是，并不是海拔越低云南松長勢越佳，在海拔低于1 500 m的地方少見云南松分布，說明低于此海拔便不再適宜云南松生長。

在此次研究中，云南松天然林不同坡度間的林木生長指標(biāo)具有顯著差異（P＜0.05），林分平均胸徑和平均冠幅隨坡度的上升而上升，其中坡度為30°的林木生長最佳。這可能是受到氣候、土壤和樹種等不同因素的影響，具體還有待下一步研究。而云南松天然林林分平均胸徑和平均冠幅隨坡度的上升而上升的原因可能是在地勢平緩地帶，云南松林木遮光明顯，導(dǎo)致林木生長量不明顯。

坡位是影響云南松天然林生長的重要地形因子，主要影響與林分生長密切相關(guān)的土壤條件，尤其是土層厚度，進(jìn)而對云南松天然林的生長產(chǎn)生重要影響。受水土流失的影響，下坡位水分充足，土層較深，肥沃濕潤，因此下坡位的云南松林生長良好。隨著坡位的增加，土層逐漸變得貧瘠干燥，因此斜坡下部的樹木生長情況優(yōu)于斜坡中部和上部。

坡向主要影響林分的光照條件，從而導(dǎo)致森林土壤水分和水分蒸發(fā)等一系列因素的變化。云南松為強(qiáng)陽性樹種，陽坡日照時間長，云南松光合作用時間更長，生長速度更快，尤其體現(xiàn)在平均胸徑和平均樹高上。云南松主要為用材樹種，從直接利用角度來看，主要看云南松的林分蓄積量，蓄積量與林木平均胸徑、平均樹高呈正相關(guān)的關(guān)系，與平均冠幅、平均枝下高生長關(guān)系不大。因此，日照充足的陽坡更適宜云南松天然林林分生長。